钴基合金耐磨层堆焊工艺攻关
堆焊工艺流程
堆焊工艺流程
《堆焊工艺流程》
堆焊是一种将耐磨、耐腐蚀或者其他性能优良的合金材料焊接在金属基体上的工艺。
堆焊的目的是提高工件的耐磨性、耐蚀性，或者修复损坏的金属表面。
堆焊工艺流程一般包括以下几个步骤：
1. 准备工件：首先需要对待堆焊的工件进行清洁和去油处理，以确保焊接质量。
对于已经损坏的工件，需要进行修磨和打磨，去除表面的氧化物和铝渣。
2. 选择焊材：根据工件的使用环境和要求，选择合适的焊接材料。
常见的堆焊材料有铁基合金、镍基合金、钴基合金等。
3. 预热工件：为了提高焊接的质量，通常需要对工件进行预热处理。
预热温度和时间根据具体的工件材料和厚度而定。
4. 焊接：使用合适的焊接设备对工件进行堆焊。
根据堆焊材料的特性和工件的要求，选择合适的焊接方法和参数。
5. 精加工：焊接完成后，需要对堆焊表面进行加工。
通常需要进行研磨、打磨和抛光，以保证堆焊表面的光滑和质量。
6. 检测：最后对堆焊后的工件进行质量检测，确保焊缝的质量和工件的完整性。
堆焊工艺流程需要严格控制焊接参数和工艺流程，以确保堆焊的质量和性能。
同时，还需要根据具体的工件要求和使用环境选择合适的焊接材料和方法，以实现最佳的堆焊效果。
堆焊的技术技巧及工艺方法
堆焊的技术技巧及工艺方法一,概述堆焊是指用焊接的方法将具有一定性能的材料堆敷在焊件表面上的一种工艺方法。
其目的不是连接焊件,而是为了在焊件表面获得具有耐磨耐热耐腐蚀等特殊性能的熔敷金属层,或是为了恢复或增加焊件的尺寸。
堆焊方法在制造和修理中得到广泛的应用。
二,堆焊用的金属一般而言,堆焊的金属首先应满足焊件的使用条件;其次考虑堆焊的金属焊接性要好,再后适当选择比较经济的堆焊金属。
常见的工作环境条件下使用的堆焊金属有:高应力金属间磨损选用亚共晶钴基合金、含金属间化合物的钴基合金；低应力金属间磨损选用堆焊用低合金钢；金属间磨损＋腐蚀或氧化选用大多钴基合金或镍基合金；低应力磨料磨损、冲击浸蚀、磨料浸蚀选用高合金铸铁；低应力严重磨料磨损、切割刃选用碳化物；气蚀浸蚀选用钴基合金；严重冲击选用高合金锰钢；严重冲击＋腐蚀＋氧化选用亚共晶钴基合金；高温下金属间磨损选用亚共晶钴基合金、含金属间化合物的钴基合金；凿削式磨料磨损选用奥氏体锰钢；热稳定性高温蠕变强度(540℃)选用钴基合金碳化物型钴基合金。
铁基堆焊金属,其品较多,性能变化范围广,韧性和耐磨性配合好,最大的优点是成本低,因而使用很广泛。
大致有四类:其一是珠光体钢堆焊金属,这种类型合金焊接性好,抗冲击能力强,硬度较低,主要用于修复象轴类的机械零件。
其二是奥氏体钢堆焊金属,奥氏体锰钢堆焊金属具有较高的冲击韧度和加工硬化的特点,但容易产生热裂纹,一般用来修复在严重冲击载荷下金属间磨损和磨料磨损的零件,如矿山料车、铁路道岔等。
奥氏体铬锰堆焊金属比奥氏体锰钢焊接性好,还有较好的耐腐蚀性、耐热性和抗热裂纹性,主要修复受严重冲击的金属间磨损的锰钢和碳钢零件。
其三是马氏体钢堆焊金属,这类堆焊金属的组织主要为马氏体,堆焊层的硬度和屈服强度高、耐磨性较高,可受中等冲击,但抗冲击能力却比珠光体钢和奥氏体钢堆焊层差。
主要用于修复金属间磨损的零件,如齿轮、牵引车底盘等。
其四是合金铸铁堆焊金属,这类堆焊层具有很高的抗磨料磨损、耐热、耐腐蚀性能,抗氧化性能较好,能耐轻度的冲击,但堆焊时很容易出现裂纹,焊接时特别小心,主要用于堆焊农机具、矿山设备等零件。
堆内构件钴基合金堆焊工艺质量控制研究
堆内构件钴基合金堆焊工艺质量控制研究苏尧臣【摘要】核反应堆堆内构件(RVI)安装在反应堆压力壳内,是核岛中最关键的设备之一.钴基堆焊是RVI中的关键工艺,钴基合金是在堆内构件中应用较为广泛的堆焊合金.主要介绍堆内构件中奥氏体不锈钢材料上堆焊钴基合金的焊接过程及技术要求,并从裂纹和气孔产生机理方面对焊接过程中产生的缺陷进行原因分析,对奥氏体不锈钢和钴基合金堆焊产生的缺陷问题提出预防控制措施.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2017(046)006【总页数】4页(P87-90)【关键词】堆焊;堆内构件;钴基合金;质量控制【作者】苏尧臣【作者单位】索微生物技术(苏州)有限公司,江苏苏州 215004【正文语种】中文【中图分类】TG44堆内构件（Reactor Vessel Internals，RVI）提供安装和定位核燃料组件的空间，为控制棒驱动机构控制核反应启动、功率调整、关闭提供导向，并为冷却剂流经堆芯提供通道和分配流量，为压力容器提供辐照屏蔽，在发生事故情况下为堆芯提供二次安全支撑，为堆芯温度、中子量测量提供通道，是核岛内部最核心的设备之一。
RVI安装在反应堆压力容器内部，其与压力壳以及自身两大主要部件之间的安装定位，是通过导向销与嵌入件、径向支承键与U型嵌入件三处位置实现的，各处起定位作用的键与槽间要求保持一定间隙（0.15 mm～0.25 mm），且核电站在正常的运行工况时会由于流体的振动而导致上下部堆内构件、堆内构件和压力容器之间存在摩擦，很难避免键与槽之间的磨损，为保证整个堆内构件在运行过程中的定位精度和防止周向移动，控制限位间隙，需要在导向销、嵌入件、径向支承键和U 型嵌入件接触面上堆焊钴基合金，以提高耐磨性和使用寿命，钴基堆焊的质量直接影响着核电站的使用寿命和安全运行。
堆焊是在零件表面制取一层或数层具有一定性能材料的工艺过程，目的是为了获得高硬度、耐热、耐腐蚀、耐磨的表面性能。
耐磨堆焊的焊接工艺流程
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核主泵下导轴承钴基合金堆焊工艺研究
核主泵下导轴承钴基合金堆焊工艺研究【摘要】论文从解决以往核主泵下导轴承钴基合金堆焊层缺陷的问题入手，通过堆焊及加工试验，制定出合理的堆焊和加工工艺方案，首次实现了华龙项目该部件的自主制造。
【Abstract】Starting with the solution to the defects of the cobalt base alloy overlay welding layer for lower guide bearing of the nuclear main pump in the past，the reasonable overlay welding and processing technology is made through the overlay welding and processing test，and the independent manufacture of the component in Hualong project is realized for the first time.【关键词】核主泵；下导轴承；钴基合金；堆焊【Keywords】nuclear main pump；lower guide bearing；cobalt base alloy；overlay welding 【中图分类号】TG47；TG455；TG457.1 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）05-0127-021引言反应堆冷却剂泵（主泵）是核电站反应堆的“心脏”，是反应堆冷却剂系统的主要设备和压力边界设备之一。
下导轴承作为主泵关键部件之一，其设计及运行位置决定了其在主泵运行寿命内无法进行更换和维修，故保证下导轴承部件的产品质量具有重要意义。
本次研究在对前期产品堆焊过程易出现的问题进行反馈总结后，完善堆焊及加工工艺过程，使堆焊层金属质量稳定可靠，并应用于华龙项目同类产品的堆焊。
钴基合金耐磨层堆焊工艺攻关(严选优质)
钴基合金耐磨层堆焊工艺攻关随着企业的发展，产品质量不断提升。
公司生产的金属硬密封阀门的密封层要求有较高硬度值，同时应具备良好的抗擦伤、耐腐蚀、耐冲击性能。
为了满足产品要求，公司对密封层合金及堆焊工艺进行了优化。
（一）焊接材料STELLITE6合金属于Co-Cr-W-C硬质合金系列，该合金系列基体为面心立方结构的Co-Cr合金固溶体，由于有相当数量的富铬碳化物（M2C3型）析出，故有良好的金属-金属耐摩擦及耐磨料磨损性能。
合金硬度随W、C含量的增加而升高。
该类合金的强度和硬度可保持到800℃以上，具有良好的耐高温、抗氧化、耐腐蚀及气蚀性能。
该合金系列中，STELLITE6是使用最广泛的一种，C、W含量适中，韧性较好，符合AWS/SFA 5.13 ECOCR-A标准。
表1 STELLITE6合金化学成分（质量分数）（%）C Cr Fe Mn Mo Ni Si W Co0.7～1.4 25～32 ≤5.0 ≤2.0 ≤0.5 ≤3.0 ≤2.0 3.0～6.0 余熔敷金属硬度常温下为38～44HRC。
主要用于高温、耐磨及耐腐蚀的工况条件下，并且要求保持良好性能的场合。
例如发动机气门、高温高压阀门、涡轮机叶片等。
所以STELLITE6是一种理想的堆焊材料。
（二）焊接方法尽量降低稀释率是安排堆焊工艺的重要出发点。
为了获得预想的表面堆焊成分，必须尽量减少母材向焊缝的熔入量，即降低稀释率。
表2 公司常用堆焊方法的主要特点堆焊方法应用形式填充材料类型稀释率（%）熔敷率（Kg/h）手工电弧焊手动焊条15～25 0.45～2.7 钨极氩弧焊半自动焊棒10～20 0.45～3.6熔化极气体保护焊 半自动 焊丝 15～25 2.3～11.3比较表2中几种焊接方法后，钨极氩弧焊是最合适的堆焊方法，稀释率较低，熔敷率较高。
虽然熔化极气体保护焊熔敷率最高，可以提升工作效率，但是STELLITE6类型的焊丝价格较贵，且途径主要依靠进口，增加了成本。
耐磨环堆焊解决方案(3篇)
第1篇一、引言耐磨环是工业生产中常用的一种耐磨部件，广泛应用于矿山、冶金、建筑、水泥、电力等行业。
由于耐磨环在使用过程中承受着巨大的磨损，因此其耐磨性能直接影响到设备的使用寿命和维修成本。
堆焊技术作为一种有效的表面强化手段，能够显著提高耐磨环的耐磨性能。
本文将针对耐磨环堆焊的解决方案进行探讨，旨在为耐磨环的生产和使用提供技术支持。
二、耐磨环堆焊技术概述1. 堆焊技术原理堆焊技术是指将耐磨合金材料通过焊接方法沉积到基体材料表面，形成一层具有一定厚度和宽度的耐磨层。
堆焊层与基体材料之间具有良好的结合强度，能够有效地抵抗磨损和腐蚀。
2. 堆焊方法（1）电弧堆焊：利用电弧产生的热量将耐磨合金材料熔化，沉积到基体材料表面。
（2）激光堆焊：利用激光束加热耐磨合金材料，使其熔化并沉积到基体材料表面。
（3）等离子弧堆焊：利用等离子弧产生的热量将耐磨合金材料熔化，沉积到基体材料表面。
三、耐磨环堆焊解决方案1. 合金材料选择（1）耐磨合金材料应具有较高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
（2）耐磨合金材料应具有良好的焊接性能，易于熔化并沉积到基体材料表面。
（3）耐磨合金材料应与基体材料具有良好的化学成分和金属性能匹配。
根据以上要求，以下几种耐磨合金材料可供选择：（1）高速钢：具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，但焊接性能较差。
（2）高锰钢：具有较高的硬度和耐磨性，焊接性能较好。
（3）硬质合金：具有极高的硬度和耐磨性，但焊接性能较差。
（4）镍基合金：具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，焊接性能较好。
2. 堆焊工艺参数（1）电流：电流大小直接影响堆焊层的厚度和熔深。
电流过大，易产生飞溅；电流过小，堆焊层厚度不足。
（2）电压：电压大小影响电弧长度和熔深。
电压过高，电弧过长，熔深减小；电压过低，电弧过短，熔深增大。
（3）焊接速度：焊接速度影响堆焊层的厚度和熔深。
焊接速度过快，堆焊层厚度不足；焊接速度过慢，熔深增大。
（4）保护气体：保护气体用于防止堆焊层氧化和熔池冷却过快。
钴基堆焊
钴基合金堆焊工艺规程1、主题内容与适用范围本规程规定了钴基合金各种适用堆焊工艺方法以及可适用进行堆焊的母材材料。
本规程适用于本公司阀门密封面进行钴基合金堆焊各种工艺方法及可适用进行堆焊各种基体材料。
2、引用标准GBT 22652-2008 阀门密封面堆焊工艺评定ASME Ⅸ焊接及钎焊ASME Ⅱ C篇—焊丝、焊条及填充金属DLJ 61-01 焊工技术考核规程3、焊工培训和考核3.1 凡进行钴基合金堆焊的焊工，对所采用工艺方法必须经过JB4708-2000或ASME 1X QW-311 QW-312中要求进行工艺评定，只有评定通过才能有资质施焊。
4、可进行钴基合金堆焊的基体材料4.1 碳钢类：ASME SA-216 WCB GB699-884.2 马氏体钢类：ASME SA-182 F6a SA-217 CA15GB8732-88 2Cr134.3 珠光体耐热钢类：12Cr1Mo1V ASME SA-217 WC6 WC94.4 奥氏体钢类：ASME SA-182 F304 F316GB1220-75 1Cr18Ni9Ti5、可采用钴基合金标准：AWS：E cocr-A, E cocr-B, E cocr-CR cocr-A, R cocr-B, R cocr-CGB: ED cocr-A，ED cocr-B，ED cocr-C6、可进行钴基合金工艺方法6.1 手工气焊采用钴基焊丝进行堆焊钴基合金6.2 手工氩弧焊采用钴基焊丝进行堆焊钴基合金6.3 手工电弧焊采用钴基焊条进行堆焊钴基合金6.4 手工氧乙炔火焰采用钴基粉未进行喷焊钴基合金6.5 等离子堆焊采用钴基粉未进行堆焊钴基合金6.6 高频真空熔焊采用钴基粉未进行堆焊钴基合金7、钴基合金性能特点钴基合金是铸造钴铬钨合金硬面材料，可制成焊丝，焊丝外涂药皮可制得焊条，也可制成球状粉未。
该合金用不同工艺方法，所得到硬面层，都具有耐磨、耐蚀并有一定的红硬性，在600℃亦能保持这些性能、机械加工性能良好，不受热处理影响，金相组织为含钨、铬的钴固溶体和铬钨复合碳化钨共晶固溶体。
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钴基合金耐磨层堆焊工艺攻关
随着企业的发展，产品质量不断提升。
公司生产的金属硬密封阀门的密封层要求有较高硬度值，同时应具备良好的抗擦伤、耐腐蚀、耐冲击性能。
为了满足产品要求，公司对密封层合金及堆焊工艺进行了优化。
（一）焊接材料
STELLITE6合金属于Co-Cr-W-C硬质合金系列，该合金系列基体为面心立方结构的Co-Cr合金固溶体，由于有相当数量的富铬碳化物（M2C3型）析出，故有良好的金属-金属耐摩擦及耐磨料磨损性能。
合金硬度随W、C含量的增加而升高。
该类合金的强度和硬度可保持到800℃以上，具有良好的耐高温、抗氧化、耐腐蚀及气蚀性能。
该合金系列中，STELLITE6是使用最广泛的一种，C、W含量适中，韧性较好，符合AWS/SFA 5.13 ECOCR-A标准。
表1 STELLITE6合金化学成分（质量分数）（%）
熔敷金属硬度常温下为38～44HRC。
主要用于高温、耐磨及耐腐蚀的工况条件下，并且要求保持良好性能的场合。
例如发动机气门、高温高压阀门、涡轮机叶片等。
所以STELLITE6是一种理想的堆焊材料。
（二）焊接方法
尽量降低稀释率是安排堆焊工艺的重要出发点。
为了获得预想的表面堆焊成分，必须尽量减少母材向焊缝的熔入量，即降低稀释率。
表2 公司常用堆焊方法的主要特点
比较表2中几种焊接方法后，钨极氩弧焊是最合适的堆焊方法，稀释率较低，熔敷率较高。
虽然熔化极气体保护焊熔敷率最高，可以提升工作效率，但是STELLITE6类型的焊丝价格较贵，且途径主要依靠进口，增加了成本。
（三）预热堆焊工艺
钴基合金焊丝，堆焊后硬度达到38～44HRC ，韧性很差，由于母材和堆焊层膨胀系数不一样，在焊后、热处理及使用过程用，堆焊层产生过大的热应力和组织应力，从而使堆焊层开裂甚至剥离。
所以焊接前必须预热，根据工件的大小和母材种类，一般预热温度在300～600℃之间。
但是在实际操作之中，工人工作环境恶劣，难以用一个较好心态完成堆焊工作，导致质量不能保证，机械加工后表面PT 检查仍有较多数量的不合格缺陷。
加上将工件整体升温，使制造成本升高。
不预热或者较低温度预热的情况下堆焊STELLITE6成为了本次工艺攻关重点项目。
（四）不预热堆焊工艺
根据公司产品特性，结合焊接工艺评定要求，确定了工艺方案及攻关试块。
图1 不预热工艺攻关试块
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试块材质与母材材质一样，均为18-8型号奥氏体不锈钢06Cr19Ni10，尺
寸为500mm×200mm，厚度30mm，在试块上分别加工2mm、4mm、6mm、8mm四种不同深度的堆焊凹槽，加工凹槽后经过100%PT检测合格，确保堆焊基面质量。
为了减少试板堆焊后的变形量，控制焊接残余应力，堆焊前在试板堆焊的背面点焊上了防变形工艺筋板。
表3 不预热堆焊工艺主要参数及试验结果
表3数据显示，即使在没有预热的情况下，当堆焊层数为1层时，表面PT 探伤检测情况优秀，硬度值也满足公司产品使用要求，但是堆焊层超过1层时，表面PT探伤检测存在一定数量的线性缺陷，不符合质量要求。
由于公司光谱仪设备不能检测钴基合金的化学成分，无法得知堆焊层金属的化学成分，但是基层母材金属为不锈钢，堆焊层肯定也具备耐腐性能。
（五）攻关结论
对于采用钨极氩弧焊不预热堆焊STELLITE6合金（只能堆焊1层，约2mm厚）是可行的。
但是必须说明的是，试块的热循环与工件的热循环是存在着较大差异的，特别是对于冷裂纹倾向较大的堆焊金属，试块的结论不能代表工件的堆焊的结果，还需要在工件实际堆焊的过程中摸索经验。
对于刚性较差的工件，还要考虑焊接变形引起的加工余量不足的情况。
湖北洪城通用机械有限公司工艺处
2018年06月18日。